JP2008202857A - Air-cooled heat pump chiller - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、空冷ヒートポンプチラーに関するものである。 The present invention relates to an air-cooled heat pump chiller.
一般に、空冷ヒートポンプチラーにおいては、相対向する両側に空気吸込口を有する本体ケーシング内に、前記両空気吸込口間に並ぶようにV字配列とされた複数対の熱交換器を配設し、前記本体ケーシングの上面であって前記各対の熱交換器の上方に位置して形成された空気吹出口の内方に送風機を配設して構成されるのが主流となってきている(特許文献1参照)。 In general, in an air-cooled heat pump chiller, a plurality of pairs of heat exchangers arranged in a V shape so as to be arranged between the air suction ports are disposed in a main body casing having air suction ports on opposite sides. It has become the mainstream that a blower is arranged on the upper surface of the main body casing and inward of the air outlets formed above the pairs of heat exchangers (patents) Reference 1).
ところが、上記特許文献1に開示されている空冷ヒートポンプチラーにおいては、V字型配列の熱交換器を通過する風速分布に偏流が生じていることが以下の解析により判明した。
However, in the air-cooled heat pump chiller disclosed in
図23に示す1/4モデルを例として、熱交通過風速分布を調べたところ、図24に示す結果が得られた。図23において、符号1A,1B,1Cは熱交換器、2は送風機、14は空気吸込口である。
Taking the 1/4 model shown in FIG. 23 as an example, the heat exchange passing wind speed distribution was examined, and the result shown in FIG. 24 was obtained. In FIG. 23,
熱交換器1Bの下部領域R1で局所的に風速が小さくなっており、暖房運転時に蒸発器として作用するとき着霜の可能性がある。これは熱交換器1Bの下部で剥離が生じているために、この領域における熱交通過風速が著しく低下しているためである。
The wind speed is locally reduced in the lower region R1 of the
上記したように、局所的な風速低下が著しいことにより、能力低下、静圧の増加(騒音の上昇)および熱交換器への着霜が懸念されている。 As described above, due to the significant decrease in local wind speed, there are concerns about a decrease in capacity, an increase in static pressure (an increase in noise), and frost formation on the heat exchanger.
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、局所的な風速低下を効果的に抑制し得るようにすることを目的としている。 This invention is made | formed in view of said point, and it aims at enabling it to suppress a local wind speed fall effectively.
本願発明では、上記課題を解決するための第1の手段として、相対向する両側に空気吸込口14,15を有する本体ケーシング11内に、前記両空気吸込口14,15間に並ぶようにV字配列とされた複数対の熱交換器1A,1B・・を配設し、前記本体ケーシング11の上面であって前記各対の熱交換器1A,1B・・の上方に位置して形成された空気吹出口16,16・・の内方に送風機2,2・・を配設してなる空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記熱交換器1A,1B・・における前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fであって前記送風機2から最も遠い部位の風速を増大させる風速増大手段Bを付設している。
In the present invention, as a first means for solving the above problem, V is arranged in the
上記のように構成したことにより、熱交換器1A,1B・・における空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fであって送風機2,2・・から最も遠い部位(従来、風速低下が見られた部位)の風速が、風速増大手段Bによって増大されることとなり、従来生じていた局所的な剥離が抑えられる。その結果、当該部位における着霜発生等を効果的に防止することができる。
By configuring as described above, a pair of
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第2の手段として、上記第1の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記風速増大手段Bを、前記熱交換器1A,1B・・のうちの前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部から所定寸法だけ垂設された邪魔板20により構成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器1A,1B・・のうちの空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部から邪魔板20を垂設するという低コストで簡略な手段によって熱交通過風速分布の均一化を図ることができる。
In the present invention, as a second means for solving the above problems, in the air-cooled heat pump chiller provided with the first means, the wind speed increasing means B is selected from the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第3の手段として、上記第1の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記風速増大手段Bを、前記熱交換器1A,1B・・のうちの前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部から所定寸法だけ垂設された鉛直部21bと該鉛直部21bから風下側に屈曲延設された水平部21aとからなるL字形状板21により構成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器1A,1B・・のうちの空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部にL字形状板21を配設するという低コストで簡略な手段によって熱交通過風速分布の均一化を図ることができる。
In the present invention, as a third means for solving the above problem, in the air-cooled heat pump chiller provided with the first means, the wind speed increasing means B is selected from the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第4の手段として、上記第1の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記風速増大手段Bを、前記熱交換器1A,1B・・のうちの前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fのうちの下流側に位置するものの下部に設けられた吸込空気を迎える形状とされた迎え板22により構成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器1A,1B・・のうちの空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部に迎え板22を配設するという低コストで簡略な手段によって熱交通過風速分布の均一化を図ることができる。
In the present invention, as a fourth means for solving the above problems, in the air-cooled heat pump chiller provided with the first means, the wind speed increasing means B is selected from the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第5の手段として、上記第4の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記迎え板22を、下端側に位置する斜め前向きの導入部22aと、該導入部22aの上端から略鉛直方向上方に延設されるガイド部22bと、該ガイド部22bの上端から前記熱交換器1B,1F側へ傾斜して該熱交換器1B,1Fとの間に隙間Sを介在させる導出部22cとによって構成することもでき、そのように構成した場合、迎え板22の内側を通過する熱交通過風速が改善されるとともに、迎え板22の外側における剥離発生も抑制されることとなり、熱交通過風速分布の均一化により一層寄与することができる。
In the present invention, as a fifth means for solving the above-mentioned problem, in the air-cooled heat pump chiller provided with the above-mentioned fourth means, the
本願発明の第1の手段によれば、相対向する両側に空気吸込口14,15を有する本体ケーシング11内に、前記両空気吸込口14,15間に並ぶようにV字配列とされた複数対の熱交換器1A,1B・・を配設し、前記本体ケーシング11の上面であって前記各対の熱交換器1A,1B・・の上方に位置して形成された空気吹出口16,16・・の内方に送風機2,2・・を配設してなる空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記熱交換器1A,1B・・における前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fであって前記送風機2から最も遠い部位の風速を増大させる風速増大手段Bを付設して、熱交換器1A,1B・・における空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fであって送風機2,2・・から最も遠い部位(従来、風速低下が見られた部位)の風速が、風速増大手段Bによって増大されるようにしたので、従来生じていた局所的な剥離が抑えられることとなり、当該部位における着霜発生等を効果的に防止することができるという効果がある。
According to the first means of the present invention, a plurality of V-shaped arrangements are arranged in the
本願発明の第2の手段におけるように、上記第1の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記風速増大手段Bを、前記熱交換器1A,1B・・のうちの前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部から所定寸法だけ垂設された邪魔板20により構成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器1A,1B・・のうちの空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部から邪魔板20を垂設するという低コストで簡略な手段によって熱交通過風速分布の均一化を図ることができる。
As in the second means of the present invention, in the air-cooled heat pump chiller provided with the first means, the wind speed increasing means B is connected to the
本願発明の第3の手段におけるように、上記第1の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記風速増大手段Bを、前記熱交換器1A,1B・・のうちの前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部から所定寸法だけ垂設された鉛直部21bと該鉛直部21bから風下側に屈曲延設された水平部21aとからなるL字形状板21により構成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器1A,1B・・のうちの空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部にL字形状板21を配設するという低コストで簡略な手段によって熱交通過風速分布の均一化を図ることができる。
As in the third means of the present invention, in the air-cooled heat pump chiller provided with the first means, the wind speed increasing means B is connected to the
本願発明の第4の手段におけるように、上記第1の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記風速増大手段Bを、前記熱交換器1A,1B・・のうちの前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fのうちの下流側に位置するものの下部に設けられた吸込空気を迎える形状とされた迎え板22により構成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器1A,1B・・のうちの空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器1A,1Bおよび1E,1Fにおける合わせ部に迎え板22を配設するという低コストで簡略な手段によって熱交通過風速分布の均一化を図ることができる。
As in the fourth means of the present invention, in the air-cooled heat pump chiller provided with the first means, the wind speed increasing means B is connected to the
本願発明の第5の手段におけるように、上記第4の手段を備えた空冷ヒートポンプチラーにおいて、前記迎え板22を、下端側に位置する斜め前向きの導入部22aと、該導入部22aの上端から略鉛直方向上方に延設されるガイド部22bと、該ガイド部22bの上端から前記熱交換器1B,1F側へ傾斜して該熱交換器1B,1Fとの間に隙間Sを介在させる導出部22cとによって構成することもでき、そのように構成した場合、迎え板22の内側を通過する熱交通過風速が改善されるとともに、迎え板22の外側における剥離発生も抑制されることとなり、熱交通過風速分布の均一化により一層寄与することができる。
As in the fifth means of the present invention, in the air-cooled heat pump chiller provided with the fourth means, the
以下、添付の図面を参照して、本願発明を幾つかの好適な実施の形態について説明する。 The preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
この空冷ヒートポンプチラーは、図1ないし図3に示すように、上方の熱交換室12と下方の機械室13とを備え、相対向する両側に空気吸込口14,15を有する直方体形状の本体ケーシング11を有しており、前記熱交換室12内には、前記両空気吸込口14,15間に並ぶようにV字配列とされた熱源側熱交換器として作用する複数対の熱交換器(1A,1B)、(1C,1D)、(1E,1F)が配設され、前記本体ケーシング11の上面であって前記各対の熱交換器(1A,1B)、(1C,1D)、(1E,1F)の上方に位置して形成された空気吹出口16,16・・の内方に送風機2,2・・(図3参照)が配設されている。また、前記機械室12内には、圧縮機3および利用側熱交換器として作用する水熱交換器4が配設されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the air-cooled heat pump chiller has a rectangular parallelepiped main body casing having an upper
前記一方側の空気吸込口14の一部には、電気品ボックス17が配設されており、前記空気吸込口14において前記電器品ボックス17が配設されていない部分および他方の空気吸込口15には、所定の口径を有する多数の空気流通穴19,19・・を有するパンチングメタル18が設けられている。該パンチングメタル18は、風速低減手段Aとして作用するものである。
An
また、前記熱交換器(1A,1B)、(1C,1D)、(1E,1F)における前記空気吸込口14,15側に位置する一対の熱交換器(1A,1B)および(1E,1F)であって前記送風機2から最も遠い部位には、風速を増大させる風速増大手段Bが付設されている。該風速増大手段Bとしては、後に詳述する各種形状のものが採用される。
Also, a pair of heat exchangers (1A, 1B) and (1E, 1F) located on the
ここで、この空冷ヒートポンプチラーの1/4モデルを例として、改善案について解析を行った結果について説明する。 Here, the result of analyzing the improvement plan will be described by taking the 1/4 model of the air-cooled heat pump chiller as an example.
改善案1−1:熱交換器1Aの上流側上部1/3に開口率20%のパンチングメタル1 8を設置している(図4参照)。
Improvement plan 1-1: A punching
改善案1−2:熱交換器1Aの上流側上部1/2に開口率20%のパンチングメタル1 8を設置している(図5参照)。
Improvement plan 1-2: A punching
改善案1−3:熱交換器1Aの上流側全面に開口率20%のパンチングメタル18を設 置している(図6参照)。
Improvement plan 1-3: A punching
上記改善案1−1,1−2,1−3における解析の結果は、次の通りであった。なお、図7〜図9における実線1〜3は熱交換器1A〜1Cの特性を示し、点線1〜3は従来(即ち、風速低減手段Aを付設しない場合)のものにおける熱交換器1A〜1Cの特性を示す。
The results of the analysis in the improvement plans 1-1, 1-2, and 1-3 were as follows. 7 to 9,
改善案1−1の場合、図7に示すように、熱交換器1Aの上部における風速は低減している。また、熱交換器1Aの通過風量が低減することにより、熱交換器1Bの通過風量が増加しており、熱交換器1A〜1C間の通過風速分布の偏在度合いは小さくなっている。また、熱交換器1A〜1Cにおける上下間の風速分布については、いずれもパンチングメタル18の下端付近で変曲点をもつ風速分布となっている。
In the case of the improvement plan 1-1, as shown in FIG. 7, the wind speed in the upper part of the
改善案1−2の場合、図8に示すように、熱交換器1A〜1C間の通過風速分布の偏在度合いは更に改善されている。また、熱交換器1A〜1Cの上下間の偏流は改善されている。
In the case of the improvement plan 1-2, as shown in FIG. 8, the uneven distribution degree of the passing wind speed distribution between the
改善案1−3の場合、図9に示すように、熱交換器1A〜1C間の通過風速分布は、ほぼ均一化されている。また、熱交換器1A〜1Cの上下間の偏流は改善されている。
In the case of the improvement plan 1-3, as shown in FIG. 9, the passing wind speed distribution between the
上記結果より、改善案1−3におけるように、開口率20%のパンチングメタル18を熱交換器1Aの上流側全面に設置するのが最も望ましいと言える。
From the above results, it can be said that it is most desirable to install the punching
改善案2−1:熱交換器1A,1Bの下部に平板形状の風速増大手段Bとして作用する 平板形状の邪魔板20を設置している(図10参照)。
Improvement plan 2-1: A plate-shaped
改善案2−2:熱交換器1A,1Bの下部に風速増大手段Bとして作用する水平部21 aおよび鉛直部21bを有するL字形状板21を設置している(図11 参照)。
Improvement plan 2-2: An L-shaped
改善案2−3:熱交換器1A,1Bの下部に風速増大手段Bとして作用する水平部22 aおよび鉛直部22bを有する逆L字形状の迎え板22を設置している (図12参照)。
Improvement plan 2-3: An inverted L-shaped receiving
改善案2−4:熱交換器1A,1Bの下部に風速増大手段Bとして作用する水平部22 aおよび鉛直部22bを有し且つ熱交換器1Bとの間に隙間Sを確保し た逆L字形状の迎え板22を設置している(図13参照)。
Improvement plan 2-4: Reverse L having
改善案2−5:熱交換器1A,1Bの下部に風速増大手段Bとして作用する迎え板22 (下端側に位置する斜め前向きの導入部22aと、該導入部22aの上 端から鉛直方向上方に延設されるガイド部22bと、該ガイド部22b の上端から熱交換器1B側へ傾斜して該熱交換器1ことの間に隙間Sを 介在させる導出部22cとからなっている)を設置している(図14参 照)。
Improvement plan 2-5: Attack
上記改善案2−1〜改善案2−5における解析の結果は、次の通りであった。なお、図15〜図19における実線1〜3は熱交換器1A〜1Cの特性を示し、点線1〜3は従来(即ち、風速増大手段Bを付設しない場合)のものにおける熱交換器1A〜1Cの特性を示す。
The results of the analysis in the above improvement plan 2-1 to improvement plan 2-5 were as follows. 15 to 19,
改善案2−1の場合、図15に示すように、熱交換器1A,1Bの下部に邪魔板20を設置することにより、熱交換器1Bの下部における局所的な剥離を抑える効果が確認できる。
In the case of the improvement plan 2-1, as shown in FIG. 15, by installing the
改善案2−2の場合、図16に示すように、改善案2−1と同様に、熱交換器1Bの下部領域への流入角度を変えることで熱交換器1Bの下部における局所的な剥離を抑える効果を期待できる。
In the case of the improvement plan 2-2, as shown in FIG. 16, as in the case of the improvement plan 2-1, the local separation at the lower part of the
改善案2−3の場合、図17に示すように、熱交換器1Bの下部領域における通過風速は改善されている。
In the case of the improvement plan 2-3, as shown in FIG. 17, the passing wind speed in the lower region of the
改善案2−4の場合、図18に示すように、熱交換器1Bの下部領域における通過風速は改善されている。
In the case of the improvement plan 2-4, as shown in FIG. 18, the passing wind speed in the lower region of the
改善案2−5の場合、図19に示すように、熱交換器1Bの下部領域の通過風速分布を改善するために、熱交換器1Bの下部の通過風速増加+熱交換器1Bの下部への流入角度を熱交換器1Bに対して垂直方向に変えることを目的として、迎え板22の形状を導入側から導出側に向かって多段階に曲げ湾曲させたところ、迎え板22の外側における剥離が抑制され、熱交換器1Bの下部領域における通過風速分布は改善されている。
In the case of the improvement plan 2-5, as shown in FIG. 19, in order to improve the passing air speed distribution in the lower region of the
上記結果より、熱交換器1Bの下部領域の通過風速分布が改善可能な改善案2−5が最も望ましいと言える。
From the above results, it can be said that the improvement plan 2-5 that can improve the passing wind speed distribution in the lower region of the
<電装品ボックス17なし>
改善案3−1:改善案1−3(図6参照)+改善案2−5(図14参照)
<電装品ボックス17あり>
改善案3−2:電装品ボックス17+改善案2−5(図14参照)
改善案3−3:電装品ボックス17+改善案1−3(図6参照)+改善案2−5(図1 4参照)
上記改善案3−1〜改善案3−3における解析の結果は、次の通りであった。なお、図20〜図22における実線1〜3は熱交換器1A〜1Cの特性を示し、点線1〜3は従来(即ち、風速低減手段Aおよび風速増大手段Bを付設しない場合)のものにおける熱交換器1A〜1Cの特性を示す。
<Without
Improvement plan 3-1: Improvement plan 1-3 (see Fig. 6) + Improvement plan 2-5 (see Fig. 14)
<With
Improvement plan 3-2:
Improvement plan 3-3:
The results of the analysis in the improvement plan 3-1 to the improvement plan 3-3 were as follows. 20 to 22,
改善案3−1の場合、図20に示すように、熱交換器1Aの全面にパンチングメタル18を設置することで、熱交換器1A〜1C間の通過風速分布はほぼ均一化され、熱交上下間の偏流についても改善されている。また、熱交換器1Bの下部に迎え板22(図14参照)が設置されていることから、熱交換器1Bの下部領域における局所的な風速低下も改善されている。
In the case of the improvement plan 3-1, as shown in FIG. 20, by installing the punching
改善案3−2の場合、図21に示すように、熱交換器1Aの上部が開放されているために、この領域における通過風速分布が改善されていない。しかし、電装品ボックス17によって熱交換器1Aの吸込領域の大部分が閉鎖されるため、熱交換器1A〜1C間の偏流は改善されている。また、熱交換器1Bの下部に迎え板22(図14参照)が設置されていることから、熱交換器1Bの下部領域における局所的な風速低下も改善されている。
In the case of the improvement plan 3-2, as shown in FIG. 21, since the upper portion of the
改善案3−3の場合、図22に示すように、熱交換器1Aの上部が開放されている領域にパンチングメタル18を設置することで、熱交換器1Aの上部領域における通過風速は抑制されるため、熱交換器1Aの高さ方向の偏流は改善され、熱交換器1A〜1C間の通過風速分布についてもほぼ均一化されている。また、熱交換器1Bの下部に迎え板22(図14参照)が設置されていることから、熱交換器1Bの下部領域における局所的な風速低下も改善されている。
In the case of the improvement plan 3-3, as shown in FIG. 22, by passing the punching
上記結果より、改善案1−3および改善案2−5を実機に適用する際には、電装品ボックス17のない側では改善案3−1、電装品ボックス17のある側では改善案3−3が最も望ましいと言える。
From the above results, when applying the improvement plan 1-3 and the improvement plan 2-5 to the actual machine, the improvement plan 3-1 on the side without the
なお、上記実施の形態においては、風速低減手段Aの具体例として、パンチングメタル18を採用しているが、鎧戸等を採用することもできる。
In the above embodiment, the punching
本願発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the design can be changed as appropriate without departing from the gist of the invention.
1A,1B・・は熱交換器
2は送風機
11は本体ケーシング
14,15は空気吸込口
16は空気吹出口
20は邪魔板
21はL字形状板
21aは水平部
21bは鉛直部
22は迎え板
22aは導入部
22bはガイド部
22cは導出部
Bは風速増大手段
Sは隙間
1A, 1B...
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